NO319146B1 - Microbiological process for the preparation of heteroaromatic carboxylic acids and picolinic acid or their physiologically tolerable salts by means of microorganisms from the genus Alcaligenes - Google Patents

Microbiological process for the preparation of heteroaromatic carboxylic acids and picolinic acid or their physiologically tolerable salts by means of microorganisms from the genus Alcaligenes Download PDF

Info

Publication number
NO319146B1
NO319146B1 NO19962389A NO962389A NO319146B1 NO 319146 B1 NO319146 B1 NO 319146B1 NO 19962389 A NO19962389 A NO 19962389A NO 962389 A NO962389 A NO 962389A NO 319146 B1 NO319146 B1 NO 319146B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
acid
microorganisms
biotransformation
physiologically tolerable
cyanopyridine
Prior art date
Application number
NO19962389A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO962389L (en
NO962389D0 (en
Inventor
Andreas Kiener
Jean-Paul Roduit
Rainer Glockler
Original Assignee
Lonza Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lonza Ag filed Critical Lonza Ag
Publication of NO962389D0 publication Critical patent/NO962389D0/en
Publication of NO962389L publication Critical patent/NO962389L/en
Publication of NO319146B1 publication Critical patent/NO319146B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/10Nitrogen as only ring hetero atom
    • C12P17/12Nitrogen as only ring hetero atom containing a six-membered hetero ring

Abstract

Prepn. of heteroaromatic carboxylic acids, or their salts, of formula (I) or (II) from heteroaromatic nitriles of formula (III) or (IV) by use of microorganisms of the genus Alcaligenes cultured in the presence of a di- or tri-carboxylic acid or a carbohydrate. R<1>, R<2> = H or Hal., and X = N or C.

Description

Oppfinnelsen vedrører en ny mikrobiologisk fremgangsmåte for fremstilling av heteroaromatiske karboksylsyrer eller deres fysiologisk fordragelige salter med de generelle formler: The invention relates to a new microbiological method for the production of heteroaromatic carboxylic acids or their physiologically tolerable salts with the general formulas:

hvori R<1>, R<2> er like eller forskjellige og betyr et hydrogen- eller halogenatom, og X et nitrogenatom eller -CH-. wherein R<1>, R<2> are the same or different and mean a hydrogen or halogen atom, and X a nitrogen atom or -CH-.

Heteroaromatiske karboksylsyrer såsom f .eks. 6-hydroksypikolinsyre, er viktige mellomprodukter for fremstilling av farmasøytika som f .eks. for fremstilling av 2-oksypyrimidin (Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 1912,45, s.2456-2467) eller for fremstilling av herbicider (EP-A 0 447 004). Heteroaromatic carboxylic acids such as e.g. 6-hydroxypicolinic acid, are important intermediates for the production of pharmaceuticals such as for the production of 2-oxypyrimidine (Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 1912,45, p.2456-2467) or for the production of herbicides (EP-A 0 447 004).

Generelt er det kjent at mikroorganismer som inneholder nitrilhydrataser og amidaser eller nitrilaser omsetter nitriler til de tilsvarende syrer. In general, it is known that microorganisms containing nitrile hydratases and amidases or nitrilases convert nitriles into the corresponding acids.

Eksempelvis beskriver EP A 0 187 680 en mikrobiologisk fremgangsmåte for fremstilling av organiske syrer som f .eks. nikotinsyre, ved hjelp av mikroorganismer av slekten Corynebacterium, Nocardia, Bacillus, Bacteridium, Micrococcus og Brevibacterium. Denne reaksjonen utføres obligatorisk i nærvær av lysenergi. Fra EP-A 0 444 640 er det kjent en mikrobiologisk fremgangsmåte for fremstilling av organiske syrer som f .eks. nikotinsyre, ved hjelp av mikroorganismer av slekten Rodococcus. Denne omsetningen utføres obligatorisk i nærvær av et laktam. For example, EP A 0 187 680 describes a microbiological method for the production of organic acids such as nicotinic acid, using microorganisms of the genus Corynebacterium, Nocardia, Bacillus, Bacteridium, Micrococcus and Brevibacterium. This reaction is carried out obligatorily in the presence of light energy. From EP-A 0 444 640, a microbiological method for the production of organic acids such as e.g. nicotinic acid, using microorganisms of the genus Rodococcus. This turnover is obligatorily carried out in the presence of a lactam.

Videre er det kjent at mikroorganismer av arten Rodococcus rhodochrous J1 omsetter f .eks. 2-cyanpyrazin til pyrazinkarboksylsyre (Kobayashi et al., J. of Antibiotics, Vol.43, Nr. 10,1990, s. 1316-1320). Furthermore, it is known that microorganisms of the species Rodococcus rhodochrous J1 convert e.g. 2-cyanopyrazine to pyrazine carboxylic acid (Kobayashi et al., J. of Antibiotics, Vol. 43, No. 10, 1990, pp. 1316-1320).

Disse mikroorganismene kan imidlertid ikke omsette 2-cyanpyridin til pikolinsyre (Mathew et al., Appl. Environmental Microbiology, Vol. 54, Nr. 4, 1988, s. 1030-1032). However, these microorganisms cannot convert 2-cyanopyridine to picolinic acid (Mathew et al., Appl. Environmental Microbiology, Vol. 54, No. 4, 1988, pp. 1030-1032).

Det er også kjent at 2-cyanpyridin-utnyttende mikroorganismer av slekten Alcaligenes omsetter 2-cyanpyridin til 6-hydroksypikolinsyre (EP-A 0 504 818). Med denne fremgangsmåten er det en ulempe at 6-hydroksypikolinsyren bare dannes i måtelig utbytte. It is also known that 2-cyanopyridine-utilizing microorganisms of the genus Alcaligenes convert 2-cyanopyridine to 6-hydroxypicolinic acid (EP-A 0 504 818). With this method, it is a disadvantage that the 6-hydroxypicolinic acid is only formed in moderate yield.

Oppgaven for foreliggende oppfinnelse var å tilveiebringe en økonomisk mikrobiologisk fremgangsmåte for fremstilling av heteroaromatiske karboksylsyrer eller deres fysiologisk fordragelige salter, såsom pyrazinkarboksylsyre, pikolinsyre eller krompikolinat, ved hjelp av mikroorganismer av slekten Alcaligenes, hvorunder de dannede karboksylsyrer eller deres fysiologisk fordragelige salter . dannes i godt utbytte. The task of the present invention was to provide an economical microbiological method for the production of heteroaromatic carboxylic acids or their physiologically tolerable salts, such as pyrazine carboxylic acid, picolinic acid or chromium picolinate, by means of microorganisms of the genus Alcaligenes, during which the formed carboxylic acids or their physiologically tolerable salts. is formed in good yield.

Denne oppgaven ble løst ved fremgangsmåten ifølge krav 1. This task was solved by the method according to claim 1.

Ifølge oppfinnelsen utføres fremgangsmåten ved at man som substrat omsetter et heteroaromatisk nitril med de generelle formler According to the invention, the method is carried out by reacting a heteroaromatic nitrile with the general formulas as substrate

hvori X, R<1> og R<2> har nevnte betydning, ved hjelp av 2-cyanpyridin-metaboliserende mikroorganismer av slekten Alcaligenes, som før biotransformasjonen ble dyrket i nærvær av en dikarboksylsyre, trikarboksylsyre eller et karbohydrat, til heteroaromatiske karboksylsyrer med formel I eller II. Heteroaromatiske karboksylsyrer overføres deretter eventuelt i fysiologisk fordragelige salter. Som fysiologisk fordragelige salter av disse karboksylsyrer forstås i det følgende henholdsvis krom-, kalsium- eller ammoniumsalter. wherein X, R<1> and R<2> have the aforementioned meaning, by means of 2-cyanopyridine-metabolizing microorganisms of the genus Alcaligenes, which before the biotransformation were cultivated in the presence of a dicarboxylic acid, tricarboxylic acid or a carbohydrate, to heteroaromatic carboxylic acids of formula I or II. Heteroaromatic carboxylic acids are then optionally transferred into physiologically tolerable salts. Physiologically tolerable salts of these carboxylic acids are understood in the following to be respectively chromium, calcium or ammonium salts.

Før den egentlige biotransformasjon dyrkes det på vanlig måte mikroorganismer av slekten Alcaligenes som anvendes for fremgangsmåten, og deres virksomme enzymer induseres hensiktsmessig med 2-cyanpyridin. Before the actual biotransformation, microorganisms of the genus Alcaligenes used for the method are cultivated in the usual way, and their active enzymes are appropriately induced with 2-cyanopyridine.

For dyrking og induksjon kan 2-cyanpyridin anvendes i en konsentrasjon på 0,01 til 20 vekt %, fortrinnsvis i en konsentrasjon på 0,1 til 1 vekt %. For cultivation and induction, 2-cyanopyridine can be used in a concentration of 0.01 to 20% by weight, preferably in a concentration of 0.1 to 1% by weight.

Med en dikarboksylsyre forstås i det følgende fumarsyre, ravsyre, eplesyre, glutarsyre, malonsyre, henholdsvis deres salter og derivater såvel som estere. In the following, a dicarboxylic acid is understood to mean fumaric acid, succinic acid, malic acid, glutaric acid, malonic acid, respectively their salts and derivatives as well as esters.

Med en trikarboksylsyre forstås i det følgende sitronsyre, isositronsyre, henholdsvis deres salter og derivater såsom estere. Som salter og derivater av disse dikarboksylsyrer og trikarboksylsyrer kan det anvendes fumarat, malat, malonat, oksalacetat, sitrat, aconitat, isositrat, 2-oksoglutarat, suksinat eller suksinyl-CoA. Fortrinnsvis anvendes fumarat, malonat eller suksinat. In the following, a tricarboxylic acid is understood to mean citric acid, isocitric acid, respectively their salts and derivatives such as esters. Fumarate, malate, malonate, oxaloacetate, citrate, aconitate, isocitrate, 2-oxoglutarate, succinate or succinyl-CoA can be used as salts and derivatives of these dicarboxylic acids and tricarboxylic acids. Fumarate, malonate or succinate are preferably used.

Som karbohydrater anvendes i det følgende monosakkarider såsom glukose, disakkarider såsom sakkarose, trehalose eller maltose, trisakkarider såsom raffinose, sukkeralkoholer såsom glycerol. Fortrinnsvis anvendes glycerol som karbohydrat. In the following, monosaccharides such as glucose, disaccharides such as sucrose, trehalose or maltose, trisaccharides such as raffinose, sugar alcohols such as glycerol are used as carbohydrates. Glycerol is preferably used as carbohydrate.

Hensiktsmessig anvendes dikarboksylsyren, trikarboksylsyren, henholdsvis karbohydratet i en konsentrasjon fra 0,1 til 20 vekt %, fortrinnsvis i en konsentrasjon på 0,5 til 5 vekt %. Appropriately, the dicarboxylic acid, the tricarboxylic acid, respectively the carbohydrate is used in a concentration of from 0.1 to 20% by weight, preferably in a concentration of 0.5 to 5% by weight.

Som dyrkningsmedium kan de medier anvendes som er vanlige innen fagområdet, som f.eks. mineralsaltmediet ifølge Kulla et al. (Arch. Mrcrobiol., 135, 1- 7, 1983), lavmolare fosfatbuffere eller den ifølge Tabell 1. Fortrinnsvis anvendes den som er beskrevet i Tabell 1. As culture medium, the media that are common in the field can be used, such as e.g. the mineral salt medium according to Kulla et al. (Arch. Mrcrobiol., 135, 1-7, 1983), low molar phosphate buffers or the one according to Table 1. The one described in Table 1 is preferably used.

Etter dyrkningsfasen, henholdsvis før den egentlige substrattilsetning, høstes mikroorganismene enten ved hjelp av en separasjonsprosess eller substratet settes direkte til mikroorganismene. After the cultivation phase, or before the actual substrate addition, the microorganisms are harvested either by means of a separation process or the substrate is added directly to the microorganisms.

Substratene som anvendes for biotransformasjonen, de heteroaromatiske nitriler med formel Ili og IV, som f.eks. 2-cyanpyridin, er forbindelser i handelen. The substrates used for the biotransformation, the heteroaromatic nitriles of formula II and IV, which e.g. 2-cyanopyridine, are compounds in commerce.

I de generelle formler l-IV betyr X et nitrogenatom eller -CH-, fortrinnsvis -CH-. Resten av R<1> og R2 er like eller forskjellige og betyr hydrogen eller halogen såsom fluor, klor, brom eller jod. In the general formulas 1-IV, X means a nitrogen atom or -CH-, preferably -CH-. The rest of R<1> and R2 are the same or different and mean hydrogen or halogen such as fluorine, chlorine, bromine or iodine.

Mulige substrater er følgelig 2-cyanpyridin, 6-klor-2-cyanpyridin, 5,6-diklor-2- cyanpyridtn, 2-cyanpyrazin, 6-klor-2-cyanpyrazin, 5-brom-6-klor-2-cyanpyrazin. Hensiktsmessig anvendes som substrater 2-cyanpyridin, 2-cyanpyrazin eller 6-klor-2-cyanpyridin. Possible substrates are consequently 2-cyanopyridine, 6-chloro-2-cyanopyridine, 5,6-dichloro-2-cyanopyridine, 2-cyanopyrazine, 6-chloro-2-cyanopyrazine, 5-bromo-6-chloro-2-cyanopyrazine. Appropriately, 2-cyanopyridine, 2-cyanopyrazine or 6-chloro-2-cyanopyridine are used as substrates.

Substratet kan tilsettes for biotransformasjonen en gang eller kontinuerlig. Hensiktsmessig skjer substrattilsetningen slik at substratkonsentrasjonen i mediet ikke overstiger 20 vekt %, fortrinnsvis ikke overstiger 10 vekt %. The substrate can be added for the biotransformation once or continuously. Appropriately, the substrate addition takes place so that the substrate concentration in the medium does not exceed 20% by weight, preferably does not exceed 10% by weight.

Biotransformasjonen som normalt utføres med hvilende celler, utføres hensiktsmessig med de kjente 2-cyanpyridin-metaboliserende mikroorganismer av arten Alcaligenes faecalis med betegnelsen DSM 6335 kjent fra EP-A 0 504 818 samt med de funksjonelt ekvivalente varianter og mutanter. Denne mikroorganismen ble deponert 3. Januar 1991 ved der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Mascheroder Weg 1b, D-38124 . Braunschweig, ifølge Budapestkonvensjonen. The biotransformation which is normally carried out with resting cells is conveniently carried out with the known 2-cyanopyridine-metabolizing microorganisms of the species Alcaligenes faecalis with the designation DSM 6335 known from EP-A 0 504 818 as well as with the functionally equivalent variants and mutants. This microorganism was deposited on January 3, 1991 at der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Mascheroder Weg 1b, D-38124. Braunschweig, according to the Budapest Convention.

Med «funksjonelt ekvivalente varianter og mutanter» forstås mikroorganismer som i det vesentlige har de samme egenskaper og funksjoner som opprinnelsesmikroorganismene. Slike varianter og mutanter kan dannes tilfeldig, f .eks. ved hjelp av UV-bestråling. "Functionally equivalent variants and mutants" means microorganisms that essentially have the same properties and functions as the original microorganisms. Such variants and mutants can be formed randomly, e.g. by means of UV irradiation.

For biotransformasjon kan de samme medier anvendes som for dyrking av mikroorganismene. For biotransformation, the same media can be used as for cultivating the microorganisms.

Biotransformasjonen kan også skje i nærvær eller fravær av de forut beskrevne dikarboksylsyrer, trikarboksylsyrer, henholdsvis karbohydrater. The biotransformation can also take place in the presence or absence of the previously described dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, respectively carbohydrates.

pH-verdien ligger hensiktsmessig i et område på 4 til 10, fortrinnsvis i et område på 5 til 9. Biotransformasjonen kan utføres ved en temperatur på 10 til 50°C, fortrinnsvis ved en temperatur på 20 til 40°C. The pH value is suitably in a range of 4 to 10, preferably in a range of 5 to 9. The biotransformation can be carried out at a temperature of 10 to 50°C, preferably at a temperature of 20 to 40°C.

Etter en vanlig omsetningstid på 6 til 100 timer, kan så de tilsvarende karboksylsyrer med formel I eller II erholdes gjennom vanlige opparbeidings-metoder som f.eks. ved surgjøring. Karboksylsyrene kan også isoleres i form av salter som f.eks. ammonium- eller kromsalt. After a normal reaction time of 6 to 100 hours, the corresponding carboxylic acids with formula I or II can then be obtained through normal work-up methods, such as e.g. by acidification. The carboxylic acids can also be isolated in the form of salts such as ammonium or chromium salt.

Fremstilles som heteroaromatiske karboksylsyrer i posisjon 6 hydroksylerte heteroaromatiske karboksylsyrer (generell formel II), utføres biotransformasjonen hensiktsmessig under aerobe betingelser. Fremstilles imidlertid en ikke-hydroksylert heteroaromatisk karboksylsyre så som f.eks. pikolinsyre, utføres biotransformasjonen hensiktsmessig under anaerobe betingelser. If produced as heteroaromatic carboxylic acids in position 6 hydroxylated heteroaromatic carboxylic acids (general formula II), the biotransformation is conveniently carried out under aerobic conditions. However, if a non-hydroxylated heteroaromatic carboxylic acid such as e.g. picolinic acid, the biotransformation is suitably carried out under anaerobic conditions.

Eksempler Examples

Eksempel 1 Example 1

Fremstilling av 6-hydroksypikolinsyre Preparation of 6-hydroxypicolinic acid

For fremstillingen av 6-hydroksypikolinsyre med stammen Alcaligenes faecalis DSM 6335 valgtes følgende betingelser. Det anvendtes en 7,5 I fermentor med 5 I arbeidsvolum. Alcaligenes faecalis DSM 6335 ble dyrket i et mineralsaltmedium (Tabell I) med natriumfumarat som eneste karbon- og energikilde, og 2-cyanpyridin som induktor ved 30°C, 600 opm, og en pH-verdi på 7,0. Luftingshastigheten var derunder ca. 3 l/min. Tilsetningen av natrium-fumaratet fant derunder sted p02 -styrt ved en p02 på >30 %. Det anvendtes en 20 %ig stamløsning av natriumfumarat blandet med 0,5% 2-cyanpyridin. Cellene ble dyrket opp til en optisk tetthet, målt ved 650 nm (ODeso), på 16 innenfor 23 timer før biotransformasjonen ble startet. For vekstfasen bruktes ca. 160 g natriumfumarat i form av en 20 %ig løsning (ca. 800 ml). The following conditions were chosen for the production of 6-hydroxypicolinic acid with the strain Alcaligenes faecalis DSM 6335. A 7.5 L fermenter with a 5 L working volume was used. Alcaligenes faecalis DSM 6335 was grown in a mineral salt medium (Table I) with sodium fumarate as sole carbon and energy source, and 2-cyanopyridine as inducer at 30°C, 600 rpm, and a pH value of 7.0. The ventilation rate was below approx. 3 l/min. The addition of the sodium fumarate then took place p02-controlled at a p02 of >30%. A 20% stock solution of sodium fumarate mixed with 0.5% 2-cyanopyridine was used. The cells were grown to an optical density, measured at 650 nm (ODeso), of 16 within 23 hours before the biotransformation was started. For the growth phase, approx. 160 g of sodium fumarate in the form of a 20% solution (approx. 800 ml).

Under den aerobe biotransformasjonen av 2-cyanpyridin til 6-hydroksypikolinsyre ble det ikke tilsatt en karbon- og energikilde. Biotransformasjonen fant sted med hvilende celler. During the aerobic biotransformation of 2-cyanopyridine to 6-hydroxypicolinic acid, no carbon and energy source was added. The biotransformation took place with resting cells.

Tilsetningen av 2-cyanpyridinet fant sted begrensende ved hjelp av en pumpe. Pumpehastigheten ble derunder overvåket «on line» ved hjelp av HPLC. Konsentrasjonen av mellomproduktet pikolinsyre, hvis dannelseshastighet er ca. 2,5 ganger høyere enn omsetningshastigheten av pikolinsyre til 6-hydroksypikolinsyre (10 g/l/time til 4g/l/t) ble begrenset til verdier mindre enn 2 g/l, da omvandlingen av pikolinsyre til 6-hydroksypikolinsyre ellers ble inhibert. The addition of the 2-cyanopyridine took place limitingly by means of a pump. The pumping speed was then monitored "on line" using HPLC. The concentration of the intermediate picolinic acid, whose rate of formation is approx. 2.5 times higher than the conversion rate of picolinic acid to 6-hydroxypicolinic acid (10 g/l/h to 4g/l/h) was limited to values less than 2 g/l, as the conversion of picolinic acid to 6-hydroxypicolinic acid was otherwise inhibited.

Da 2-cyanpyridin er et fast stoff ved romtemperatur, var det nødvendig å oppvarme startbeholderen som inneholdt 2-cyanpyridin til 50°C for at 2-cyanpyridin kunne tilsettes i flytende form. As 2-cyanopyridine is a solid at room temperature, it was necessary to heat the starting container containing 2-cyanopyridine to 50°C so that 2-cyanopyridine could be added in liquid form.

Med denne fremgangsmåten var det mulig å fremstille 75 g/l 6-hydroksypikolinsyre i løpet av 31 timer. With this method it was possible to produce 75 g/l of 6-hydroxypicolinic acid within 31 hours.

Mellomproduktet pikolinsyre kunne ikke lenger påvises på slutten av biotransformasjonen. The intermediate picolinic acid could no longer be detected at the end of the biotransformation.

For isolering av 6-hydroksypikolinsyre, ble cellene separert ved hjelp av filtrering. Deretter ble den cellefrie løsningen oppvarmet til 60°C og surgjort med konsentrert saltsyre til en pH på 2-2,5. Ved denne pH falt 6-hydroksypikolinsyren ut fra løsningen. For the isolation of 6-hydroxypicolinic acid, the cells were separated by filtration. The cell-free solution was then heated to 60°C and acidified with concentrated hydrochloric acid to a pH of 2-2.5. At this pH, the 6-hydroxypicolinic acid precipitated from the solution.

Deretter ble det langsomt avkjølt til 4°C under røring, filtrert, resten vasket med mineralfritt vann og tørket (100 mbar, 55°C). It was then slowly cooled to 4°C with stirring, filtered, the residue washed with mineral-free water and dried (100 mbar, 55°C).

I moderluten forble derunder ca. 2g/l 6-hydroksypikolinsyre. Utbyttet var 87 % beregnet på utgangsmaterialet 2-cyanpyridin. In the mother liquor, approx. 2g/l 6-hydroxypicolinic acid. The yield was 87% calculated on the starting material 2-cyanopyridine.

Eksempel 2 Example 2

Fremstilling av pikolinsyre Production of picolinic acid

Dyrking av biomasssen fant sted som beskrevet i Eksempel 1. Dannelsen av pikolinsyre fant sted under strengt anaerobe betingelser. Cultivation of the biomass took place as described in Example 1. The formation of picolinic acid took place under strictly anaerobic conditions.

For biotransformasjonen anvendtes en 500 ml glassflaske med gummi-septum, fyllt med 400 ml biomasse av ODe5o= 20. Det inkubertes ved 30°C. Før man begynte med biotransformasjonen, ble satsen gjort anaerob med ren nitrogen. For dette ble satsen gasset i 30 min. gjennom kanyler under røring med nitrogen (50 mbar overtrykk) for å drive oksygenet kvantitativt ut. For å utelukke oksygeninngang under biotransformasjonen eller ved tilsetningen av 2-cyanpyridin, ble gassingen opprettholdt under biotransformasjonen (ca. 10 mbar overtrykk). For the biotransformation, a 500 ml glass bottle with a rubber septum was used, filled with 400 ml biomass of ODe5o= 20. It was incubated at 30°C. Before starting the biotransformation, the batch was made anaerobic with pure nitrogen. For this, the batch was gassed for 30 min. through cannulae while stirring with nitrogen (50 mbar excess pressure) to expel the oxygen quantitatively. In order to exclude oxygen entry during the biotransformation or by the addition of 2-cyanopyridine, gassing was maintained during the biotransformation (approx. 10 mbar overpressure).

Tilsetningen av 2-cyanpyridin fant sted i 12 trinn på 10g/I hver gang etter 1 times forløp. Tilsetningen kan imidlertid også foregå kontinuerlig. Ved hjelp av HPLC ble undersøkt om 2-cyanpyridin var fullstendig omsatt i pikolinsyre før tilsetning av en ytterligere porsjon. Under biotransformasjonen kunne ingen dannelse av pikolinsyreamid påvises. The addition of 2-cyanopyridine took place in 12 steps of 10 g/l each time after a period of 1 hour. However, the addition can also take place continuously. Using HPLC, it was investigated whether 2-cyanopyridine had been completely converted into picolinic acid before adding a further portion. During the biotransformation, no formation of picolinic acid amide could be detected.

Med denne fremgangsmåten var det mulig å fremstille ca. 150g/l pikolinsyre i løpet av 26 timer. 6-hydroksypikolinsyre ble derunder ikke dannet. With this method it was possible to produce approx. 150g/l picolinic acid within 26 hours. 6-Hydroxypicolinic acid was not formed there.

For isoleringen ble den cellefrie pikolinsyreløsningen utfelt med CaCl2/H2S04. For dette ble den cellefrie pikolinsyreløsningen fra Ekempel 2 fortynnet 3 ganger og blandet under røring med 0,5 ekvivalenter CaCI2 pr. ekvivalent pikolinsyre etter at den cellefrie fermenteringsløsning var forvarmet til 90°C. Det dannede kalsium-pikolinsyrekompleks falt derunder straks ut. Det dannede kompleks ble avkjølt til 4°C under røring, frafittrert gjennom et glass-filter (porøsitet 3), og vasket med mineralfritt vann. For the isolation, the cell-free picolinic acid solution was precipitated with CaCl2/H2SO4. For this, the cell-free picolinic acid solution from Ekempel 2 was diluted 3 times and mixed with stirring with 0.5 equivalents of CaCI2 per equivalent of picolinic acid after the cell-free fermentation solution had been preheated to 90°C. The formed calcium-picolinic acid complex immediately fell out. The complex formed was cooled to 4°C with stirring, filtered through a glass filter (porosity 3), and washed with mineral-free water.

Filterkaken ble oppslemmet i mineralfritt vann og surgjort med konsentrert svovelsyre til en pH på 2,5. Derunder ble pikolinsyren løst ut fra komplekset og samtidig dannet det seg uløselig kalsiumsulfat. Da den frie pikolinsyren er meget godt vannløselig, kunne kalsiumsulfat skilles fra gjennom filtrering. Pikolinsyre-løsningen ble inndampet til tørrhet og analysert. Ftåutbyttet var ca. 70 % med en renhet på 86 % ifølge titrering. Vanninnholdet lå på 0,7 % målt med Karl-Fischer-metoden. The filter cake was slurried in mineral-free water and acidified with concentrated sulfuric acid to a pH of 2.5. Underneath, the picolinic acid was dissolved from the complex and at the same time insoluble calcium sulfate was formed. As the free picolinic acid is very water-soluble, calcium sulphate could be separated by filtration. The picolinic acid solution was evaporated to dryness and analyzed. The foot yield was approx. 70% with a purity of 86% according to titration. The water content was 0.7% measured with the Karl-Fischer method.

Eksempel 3 Example 3

Fremstilling av krom(lll)-pikolinat Preparation of chromium(III) picolinate

Til en ammoniumpikolinatløsning (271,4 g; 0,325 mol; 16,8 %), plassert i en 500 ml kolbe, dryptes ved 73°C vandig kromtriklorid-hekahydrat-løsning (23,95 g, 0,09 mol krom i 63 ml vann) over et tidsrom på 3,5 timer. Den erholdte, fiolette løsning ble rørt videre enda en time og deretter avkjølt langsomt til 3°C. Etter presipitering av det dannede røde faststoff, ble den øvre blå fasen dekantert fra. Faststoffet ble oppslemmet med 100 ml vann i 30 minutter og deretter igjen dekantert fra. Etter en andre oppslemming med 50 ml vann (30 min.), ble faststoffet filtrert fra og tørket ved 50°C under vakuum. Det ble oppnådd 33,64 g mørkerøde krystaller (90 % utbytte). To an ammonium picolinate solution (271.4 g; 0.325 mol; 16.8%), placed in a 500 ml flask, at 73°C aqueous chromium trichloride hexahydrate solution (23.95 g, 0.09 mol chromium in 63 ml water) over a period of 3.5 hours. The violet solution obtained was stirred for another hour and then cooled slowly to 3°C. After precipitation of the red solid formed, the upper blue phase was decanted. The solid was slurried with 100 ml of water for 30 minutes and then again decanted from. After a second slurry with 50 ml of water (30 min.), the solid was filtered off and dried at 50°C under vacuum. 33.64 g of dark red crystals were obtained (90% yield).

Eksempel 4 Example 4

Dyrking av Alcaligenes faecalis DSM 6335 med forskjellige karbonkilder Cultivation of Alcaligenes faecalis DSM 6335 with different carbon sources

For dyrking av Alcaligenes faecalis (DSM 6335) anvendtes 300 ml Erlenmeyerkolber med 100 ml A + N Medium (Tabell 1 uten fumarsyre-dinatriumsaft). Mediet ble i tillegg blandet med 2g/l 2-cyanpyridin og 10g/l av følgende karbonkildler: For cultivation of Alcaligenes faecalis (DSM 6335) 300 ml Erlenmeyer flasks with 100 ml A + N Medium (Table 1 without fumaric acid disodium juice) were used. The medium was additionally mixed with 2g/l 2-cyanopyridine and 10g/l of the following carbon sources:

Fumarsyre-dinatirumsalt Fumaric acid-dinatirum salt

Glycerol Glycerol

Malonsyre-dinatriumsalt Malonic acid disodium salt

Ravsyre-dinatriumsalt Succinic acid disodium salt

Inkubasjonen fant sted på en rystemaskin ved 30°C. Etter 16 timer vekst, ble cellene sentrifugert fra, og det friske A + N medium (uten karbonkilde) som inneholdt 10g/l 2-cyanpyridin gjenoppslemmet. Den optiske tettheten til cellesuspensjonen målt ved 650 nm (ODeso) var 10. Deretter ble cellesuspensjonen (totalvolum 10-20 ml) på nytt inkubert ved 30°C. Dannelsen av 6-hydroksypikolinsyre ble fulgt spektrofotometrisk ved måling av absorbsjonen til den cellefrie løsningen ved 308 nm. Følgende gjennomsnittlige produktiviteter ble bestemt for dannelsen av 6-hydroksypikolinsyre: Incubation took place on a shaking machine at 30°C. After 16 hours of growth, the cells were centrifuged off, and the fresh A + N medium (without carbon source) containing 10g/l 2-cyanopyridine resuspended. The optical density of the cell suspension measured at 650 nm (ODeso) was 10. Then the cell suspension (total volume 10-20 ml) was re-incubated at 30°C. The formation of 6-hydroxypicolinic acid was followed spectrophotometrically by measuring the absorbance of the cell-free solution at 308 nm. The following average productivities were determined for the formation of 6-hydroxypicolinic acid:

Eksempel 5 Example 5

Fremstilling av 6-hydroksypyrazinkarboksylsyre Preparation of 6-hydroxypyrazine carboxylic acid

Dyrkingen av Alcaligenes faecalis (DSM 6335) fant sted som i Eksempel 4 med fumarsyre som karbonkilde. De vaskede celler ble gjenoppslemmet i A+N-medium inneholdende 10 g/l 2-cyanpyrazin (OD65o=10) og inkubert ved 30°C. Dannelsen av 6-hydroksypyrazinkarboksylsyre ble fulgt spektrofotometrisk ved måling av absorbsjonen til den cellefrie løsning ved 320 nm. Reduksjonen av konsentrasjonen av 2-cyanpyrazin (substrat) kunne bestemmes ved måling av absorbsjonen ved 270 nm. Etter 7 timer var den innførte mengde 2-cyanpyrazin omsatt til 6-hydroksypyrazinkarboksylsyre. The cultivation of Alcaligenes faecalis (DSM 6335) took place as in Example 4 with fumaric acid as carbon source. The washed cells were resuspended in A+N medium containing 10 g/l 2-cyanopyrazine (OD650=10) and incubated at 30°C. The formation of 6-hydroxypyrazine carboxylic acid was followed spectrophotometrically by measuring the absorbance of the cell-free solution at 320 nm. The reduction of the concentration of 2-cyanopyrazine (substrate) could be determined by measuring the absorbance at 270 nm. After 7 hours, the introduced amount of 2-cyanopyrazine had been converted to 6-hydroxypyrazine carboxylic acid.

Eksempel 6 Example 6

Fremstilling av 6-klorpikolinsyre og pyrazinkarboksylsyre Preparation of 6-chloropicolinic acid and pyrazine carboxylic acid

Dyrking av Alcaligenes faecalis (DSM 6335) fant sted som i Eksempel 4 med fumarsyre som karbonkilde. De vaskede celler ble gjenoppslemmet i A+N medium i glasskår (ODeso - 10) som kunne lukkes med gummipropper, og gasset ved hjelp av kanyler med nitrogen for å fjerne oppløst oksygen. Deretter ble cellesuspensjonene tilsatt 2-cyanpyrazin henholdsvis 6-klor-2-cyanpyridin som substrat til en sluttkonsentrasjon på 10g/I og inkubert ved 30°C. Etter 3 timer var utgangssubstansene kvantitativt omsatt til de tilsvarende syrer [Påvising med tynnskiktkromatografi; kiselgel 60 med fluorescensindikaktor, eluent: kloroform 30 / etanol 55 / NH4OH(25 %) 10 / H20 5]. Cultivation of Alcaligenes faecalis (DSM 6335) took place as in Example 4 with fumaric acid as carbon source. The washed cells were resuspended in A+N medium in shards of glass (ODeso - 10) that could be closed with rubber stoppers, and gassed using cannulas with nitrogen to remove dissolved oxygen. The cell suspensions were then added with 2-cyanopyrazine or 6-chloro-2-cyanopyridine as substrate to a final concentration of 10g/L and incubated at 30°C. After 3 hours, the starting substances had been quantitatively converted to the corresponding acids [Detection by thin-layer chromatography; silica gel 60 with fluorescence indicator, eluent: chloroform 30 / ethanol 55 / NH4OH(25%) 10 / H20 5].

Claims (4)

1. Mikrobiologisk fremgangsmåte for fremstilling av heteroaromatiske karboksylsyrer eller deres fysiologisk fordragelige salter med de generelle formler: hvori R<1>, R2 er like eller forskjellige, og betyr et hydrogen- eller halogenatom og X et nitrogenatom eller -CH-, karakterisert ved at man som substrat omsetter heteroaromatiske nitriller med de generelle formler: hvori R<1>, R2 og X har den nevnte betydning, ved hjelp av 2-cyanpyridin-metaboliserende mikroorganismer av slekten Alcaligenes, som før biotransformasjonen er dyrket i nærvær av en dikarboksylsyre, trikarboksylsyre eller et karbohydrat, til den tilsvarende karboksylsyre, og eventuelt omsetter sistnevnte til fysiologisk fordragelige salter.1. Microbiological process for the production of heteroaromatic carboxylic acids or their physiologically tolerable salts with the general formulas: in which R<1>, R2 are the same or different, and mean a hydrogen or halogen atom and X a nitrogen atom or -CH-, characterized in that the substrate is reacted with heteroaromatic nitriles with the general formulas: wherein R<1>, R2 and X have the aforementioned meaning, by means of 2-cyanopyridine-metabolizing microorganisms of the genus Alcaligenes, which before the biotransformation are cultivated in the presence of a dicarboxylic acid, tricarboxylic acid or a carbohydrate, to the corresponding carboxylic acid, and optionally converts the latter into physiologically tolerable salts. 2. Mikrobiologisk fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man utfører biotransformasjonen med mikroorganismer av arten Alcaligenes faecalis med betegnelsen DSM 6335 samt med deres funksjonelt ekvivalente varianter og mutanter.2. Microbiological method according to claim 1, characterized in that the biotransformation is carried out with microorganisms of the species Alcaligenes faecalis with the designation DSM 6335 and with their functionally equivalent variants and mutants. 3. Mikrobiologisk fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved a t man utfører biotransformasjonen ved en pH på 4 til 10 og en temperatur på 10 til 50°C.3. Microbiological method according to claim 1 or 2, characterized in that the biotransformation is carried out at a pH of 4 to 10 and a temperature of 10 to 50°C. 4. Mikrobiologisk fremgangsmåte for fremstilling av picolinsyre og dens fysiologisk fordragelige salter, karakterisert ved at man som substrat omsetter 2-cyanpicolin ved hjelp av 2-cyanpyridinmetaboliserende mikroorganismer av slekten Alcaligenes, som før biotransformasjonen ble dyrket i nærvær av en dikarboksylsyre, under anaerobe betingelser, til picolinsyre, og eventuelt overfører sistnevnte i det fysiologisk fordragelige salt.4. Microbiological process for the production of picolinic acid and its physiologically tolerable salts, characterized in that 2-cyanopicolin is converted as a substrate by means of 2-cyanopyridine-metabolizing microorganisms of the genus Alcaligenes, which before the biotransformation were cultivated in the presence of a dicarboxylic acid, under anaerobic conditions, to picolinic acid, and optionally transfers the latter in the physiologically tolerable salt.
NO19962389A 1995-06-07 1996-06-06 Microbiological process for the preparation of heteroaromatic carboxylic acids and picolinic acid or their physiologically tolerable salts by means of microorganisms from the genus Alcaligenes NO319146B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH166495 1995-06-07
CH173395 1995-06-13

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO962389D0 NO962389D0 (en) 1996-06-06
NO962389L NO962389L (en) 1996-12-09
NO319146B1 true NO319146B1 (en) 2005-06-27

Family

ID=25688320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19962389A NO319146B1 (en) 1995-06-07 1996-06-06 Microbiological process for the preparation of heteroaromatic carboxylic acids and picolinic acid or their physiologically tolerable salts by means of microorganisms from the genus Alcaligenes

Country Status (16)

Country Link
US (1) US5702930A (en)
EP (1) EP0747486B1 (en)
JP (1) JP3810860B2 (en)
KR (1) KR100471703B1 (en)
CN (1) CN1127573C (en)
AT (1) ATE186328T1 (en)
CA (1) CA2177651C (en)
CZ (1) CZ288989B6 (en)
DE (1) DE59603534D1 (en)
DK (1) DK0747486T3 (en)
ES (1) ES2140757T3 (en)
HU (1) HU219855B (en)
NO (1) NO319146B1 (en)
PT (1) PT747486E (en)
SK (1) SK281873B6 (en)
TW (1) TW528803B (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8637277B2 (en) * 2009-04-30 2014-01-28 Mitsui Chemicals, Inc. Method for producing 3-mercaptopropionic acid or salt thereof
CN109251169B (en) * 2018-10-08 2022-08-16 盐城工学院 Method for preparing pyridine-2-chromium formate by using 2-OP rectification residue
CN111072558B (en) * 2019-11-05 2022-05-24 南京红太阳生物化学有限责任公司 Preparation method of 2, 3-dichloro-6-cyanopyridine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61162191A (en) * 1985-01-11 1986-07-22 Nitto Chem Ind Co Ltd Production of organic acid with bacterium
JP3009421B2 (en) * 1990-02-28 2000-02-14 秀明 山田 Biological production of organic acids
GB9005965D0 (en) * 1990-03-16 1990-05-09 Shell Int Research Herbicidal carboxamide derivatives
US5264361A (en) * 1991-03-18 1993-11-23 Lonza Ltd. Microbiological process for the production of 6-hydroxypicolinic acid
US5270203A (en) * 1992-03-13 1993-12-14 Lonza Ltd. Biologically pure culture of Alcaligenes faecalis DSM 6335

Also Published As

Publication number Publication date
CA2177651A1 (en) 1996-12-08
NO962389L (en) 1996-12-09
HU9601582D0 (en) 1996-07-29
DK0747486T3 (en) 2000-01-31
JP3810860B2 (en) 2006-08-16
HUP9601582A2 (en) 1997-03-28
SK71696A3 (en) 1997-01-08
DE59603534D1 (en) 1999-12-09
HU219855B (en) 2001-08-28
EP0747486B1 (en) 1999-11-03
PT747486E (en) 2000-04-28
KR970001546A (en) 1997-01-24
HUP9601582A3 (en) 2000-04-28
CZ288989B6 (en) 2001-10-17
SK281873B6 (en) 2001-08-06
CZ163696A3 (en) 1997-01-15
EP0747486A1 (en) 1996-12-11
CN1127573C (en) 2003-11-12
ATE186328T1 (en) 1999-11-15
ES2140757T3 (en) 2000-03-01
CA2177651C (en) 2008-01-22
KR100471703B1 (en) 2005-06-20
JPH08332094A (en) 1996-12-17
CN1145956A (en) 1997-03-26
TW528803B (en) 2003-04-21
US5702930A (en) 1997-12-30
NO962389D0 (en) 1996-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nabe et al. Conversion of glycerol to dihydroxyacetone by immobilized whole cells of Acetobacter xylinum
US5312741A (en) Process for producing 2-keto-L-gulonic acid
EP0046284B1 (en) Method for preparing 2,5-diketo-d-gluconic acid and microorganisms for carrying out the method
NO134546B (en)
NO159608B (en) PROCEDURE TE FOR PREPARATION OF 6-HYDROXYNICOTINE
US4769329A (en) Preparation of optically pure D- and L- lactic acid
US3494832A (en) Process for the manufacture of d-lactic acid and its salts
US5360731A (en) Bacteria capable of stereospecifically hydrolyzing R-(-)-2,2-dimethylcyclopropanecarboxamide
NO319146B1 (en) Microbiological process for the preparation of heteroaromatic carboxylic acids and picolinic acid or their physiologically tolerable salts by means of microorganisms from the genus Alcaligenes
US4745059A (en) Process for the preparation of L-phenylalanine
Behrendt et al. The Production of l‐serine with a methylotrophic microorganism using the l‐serine pathway and coupling with an l‐tryptophan‐producing process
HU217419B (en) Microbiological method for production of hydroxil-group substituted aromatic heterocyclic carbonic acid
US5338667A (en) Microbiological process for the production of malonyl-7-amino-cephalosporanic acid derivatives using Sphingomonas sp. DSM 7007
PL184111B1 (en) Microbiological method of obtaining heteroaromatic carboxylic acids
JP4269416B2 (en) Process for producing α-halo-α, β-saturated carbonyl compound
JPH03112490A (en) Production of l-homophenylalanine
EP0643139A2 (en) Process for preparing indigo
CZ279298B6 (en) Micro-organisms alcaligenes faecalis dsm 6335 and micro-biological process for preparing 6-hydroxypicolic acid
JPWO2003062437A1 (en) Method for producing α-hydroxy acid ammonium salt
JPH0378999B2 (en)
MXPA97002246A (en) Process for producing aspartase and l-aspartic acid

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees